A1功率谱在机车车辆动力学仿真中的应用.docx
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1、轨道不平顺功率谱在机车车辆动力学仿真中的应用梁仲文1宋荣荣21.广州市地下铁道总公司广州510710; 2.西南民族大学计算机科学与技术学院成都610041摘要:在机车车辆动力学仿真中,轨道不平顺的选择非常重要,直接关系到仿真结果的可靠性。为了获得合理的轨道不平 顺功率谱,分析了轨道不平顺的组成,推导出轨道不平顺功率谱的合成原理,并给出由频域功率谱向时域不平顺转换的方法。 在德国高速不平顺功率谱密度的基础上,综合国内机车车辆动力学仿真分析经验,提出了国内既有线较好线路与较差线路的 近似轨道谱密度公式,并结合少量平稳性实测数据,通过反演的方法得到确定线路的近似轨道谱,作为机车车辆的仿真输入 条件
2、。关键词:信息处理技术,应用,数值分析,功率谱,不平顺中图分类号:文献标识码:AApplication of Track Irregularity Power Spectrum in Dynamic Simulation ofRailway VehiclesLIANG Zhongwen1 SONG Rongrong21. Guangzhou Metro Company, Guangzhou, 510710, China;2. College of Computer Science and Technology, Southwest University for Nationality, Che
3、ngdu, 610041, ChinaAbstract: The choice of track irregularity is very important during dynamic simulation of railway vehicles , and it concerns the reliability of simulated results directly. The components of track irregularity are analyzed to acquire reasonable track irregularity power spectrum, co
4、mpound mechanical of track irregularity power spectrum is deduced, and then transfer method of track irregularity is given from frequency domain to time domain. Based on track irregularity power spectrum of Germany high speed railway, similar formula of track irregularity power spectrum of civil bet
5、ter and worse track is formed combined simulation experience of civil railway vehicles. Similar track irregularity power spectrum of very track can be deduced by re-deduced method with some real measured data of ride index, and it can take as input condition of railway vehicle during dynamic simulat
6、ion.Key words: information manages technology; application; numerical analysis; power spectrum; track irregularity由于设置原因以及列车车轮的作用,轨道不可 避免的存在不平顺现象,而机车车辆与轨道系统的 耦合振动就是由轨道不平顺的存在所引起1。因此, 只有正确分析轨道不平顺,才能正确地研究机车车 辆-轨道系统的振动,从而使设计的系统具有可靠的安全度和最佳的运用性能。美、英、德等先后对轨道不平顺进行了测量和 研究,并建立了统一标准的谱密度函数。国内有关 部门曾对某些个别线段的轨道不平顺
7、进行过测量 和分析,但由于统计数据的不足,所得到的轨道谱作者简介:梁仲文(19XX-),男,广东XX人,职称,学位,研究方向为,E-mail: liangzhongwen 通讯作者:*梁仲文, E-mail: liangzhongwen还不能得到广泛的认可。目前国内通常都是采用 各种频谱转换将德国或美国轨道谱转化为时域不 平顺用于动力学分析4,但是这种仿真难以反映国 内线路的情况。针对这种现象,本文提出采用反演 的方法确定特定线路的近似轨道谱。1轨道不平顺的描述车辆以速度V通过波长为L的波形时,时域频 率f=v/L。相应的圆周频率o =2兀v/L。图1中用 双对数坐标绘出了轨道波长L、运行速度
8、v和激励 频率f三者间的关系。0.5Hz20Hz之间的激励将 影响车辆运行平稳性,20Hz以上的激励会产生噪钢轨轨头表面缺陷钢轨位置偏差线路迹线图1不同速度下波长L及其对频率f的影响Figure 1 Wavelength L and its affection to frequency funder different speeds当列车运行速度在2100m/s之间时,所有波 长都对车辆走行性能有影响,范围从0.1m到200m。 更短波长的激励将损坏轨头表面。轨道上通常有大量不同幅值的波长同时存在, 几何量h(x)被视为由很多的谐波叠加而成,它们具 有不同的波长七和幅值q。图2为众多R(x)叠
9、加成h(x)的示意图。如果h (x) = b sin( 2兀x / L + 8 ),则轨道几何位置为iii ih (x)=芸 b cos(。.x + 8 )i=1对任意,其空间圆周频率。=2兀/ L,时 域角频率o =。 v。可按频率增量AQ考虑各种频 率成份,与空间角频率。以及一个很小的增量A。h顺 平 不 低 高。x顺相平度不密低率高功图2轨道不平顺组成示意图Figure 2 Component schematics of track irregularity 相对应的幅值气不是恒定不变的,它经常沿轨道x 的走向而改变,此外它还与A。相关,因此要对此进行修正,用b (x, A。)来描述,其
10、方差c 2 =Z (h h )hl n j j=i1 n其中ht = 1 h为h的线性均值。方差c 2阮还与i n j 1hlj=i频率间隔A。有关,为了消除选择不同频率间隔A。产生的偶然性,用A。去除c 2诳(。.),得到c 2 hi / A。=中。这样得到的特性参数 就是h1(x)相对空间角频率。的功率密度,单位量纲为cm 2 /(rad / cm )。通常采用如下所示的多项式来描述轨道的各 向不平顺功率谱密度:b + b o 2 + b o 4 + b o 6S (o ) = 123a + a o 2 + a o 4 + a o 60123具体的德国、美国轨道不平顺参数值见参考文 献5。
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- A1 功率 机车车辆 动力学 仿真 中的 应用
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